废水生物脱氮除磷

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1、第四章废水生物脱氮除磷技术第一节水体中的氮及其危害性第二节废水生物脱氮技术第三节废水生物除磷与同步脱氮除磷技术第一节水体中的氮及其危害性一、存在形式及其来源氮以有机氮和无机氮两种形态存在于水体中。1.有机氮蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等。来源：生活污水、农业废弃物（植物秸秆、牲畜粪便等）、工业废水（食品加工、印染、制革、食品加工等）2.无机氮氨氮、亚硝态氮和硝态氮。来源：有机氮的微生物分解农田排水工业废水（炼焦、化肥）二、氮污染的危害城市污水中的氮主要以氨氮存在。氨氮消耗水体中的溶解氧。氨氮会与氯作用生成氯胺，并被氧化为氮。氮化合物对人和生物有毒害

2、作用。加速水体的“富营养化”过程。第二节废水生物脱氮技术一、生物脱氮的基本原理生物脱氮过程主要由两段工艺共同完成：硝化作用：氨氮硝酸盐氮反硝化作用：硝酸盐氮气态氮图4－2－1生物脱氮过程示意图1、硝化反应硝化反应由两组自养好氧微生物完成：亚硝酸盐细菌（Nitrosomonas）硝酸盐细菌（Nitrobacter）硝化作用是指由硝化菌将氨氮氧化成硝酸盐氮的过程。硝化过程分为两个阶段：第一步：亚硝化菌氨氮亚硝酸盐亚硝化菌包括亚硝酸盐单胞菌属和亚硝酸盐球菌属。第二步：硝化菌亚硝酸盐硝酸盐硝化菌包括硝酸盐杆菌属、螺旋菌属和球菌属。反应式：NH4++1.3

3、82O2+1.982HCO3-0.982NO2-+1.036H2O+1.891H2CO3+0.018C5H7O2N(1)NO2-+0.488O2+0.01H2CO3+0.003HCO3-+0.003NH4+NO3-+0.008H2O+0.003C5H7O2N(2)总反应式：NH4++1.86O2+1.982HCO3-0.982NO3-+1.044H2O+1.881H2CO3+0.021C5H7O2N（3）由（3）可知：硝化反应消耗碱度和氧气每氧化1mgNH4+-N为NO3--N需消耗7.14mgCaCO3,需氧4.57mg硝化反应的环境条件：1）

4、好氧条件，并保持一定的碱度。2）混合液中有机物含量不应过高，BOD5应在15～20mg/L以下。3)适宜温度是20～30℃，15℃时速度下降，5℃时完全停止。4）污泥龄必须大于其最小的世代时间。5）重金属、高浓度的NH4+-N和NOx-－N对硝化反应有抑制作用。2、反硝化过程是指由一群异养微生物，将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，在无氧或低氧条件下还原转化为气态氮或氮氧化物的过程。反硝化细菌包括：假单胞菌属、反硝化杆菌属、小球菌属、嗜气杆菌属、碱杆菌属等。反硝化过程中NO2-和NO3-的转化是通过反硝化细菌的同化作用和异化作用来完成的。其中异化作用去除的氮

5、占70～75％。NO2-+3H(电子供体－有机物）½N2+H2O+OH-NO3-+5H(电子供体－有机物）½N2+2H2O+OH-可见，反硝化过程产生部分碱度，但同时需要有机物，如果污水中没有足够的有机物，一般投加甲醇。反硝化反应的影响因素：1）碳源2）pH6.5～7.53）溶解氧0.5mg/L以下4）温度20～40℃二、生物脱氮工艺（一）活性污泥法脱氮传统工艺是由Barth开创的所谓3级活性污泥法流程，包括氨化、硝化、反硝化三项反应过程。图4-2-2活性污泥传统脱氮工艺（3级活性污泥法流程）图4-2-32级活性污泥脱氮系统图4-2-4单级活性污

6、泥脱氮系统三、生物脱氮原理的新认识及相应工艺最近的一些研究表明：硝化过程不仅有自养菌完成，异养菌也可以参与硝化作用；某些微生物在好氧条件下也可以进行反硝化作用。理论解释：1.微环境的存在，是同时硝化反硝化现象的最主要原因；2.从微生物发展的角度也提出可能存在的、目前尚未被认识的微生物菌种（如好氧条件下的反硝化细菌）能使同时硝化反硝化现象发生。缺氧一好氧活性污泥法脱氮系统（A/O法）是于80年代初期开创的工艺流程，其主要特点是将反硝化反应器置放在系统之首，故又称为“前置式反硝化生物脱氮系统”。图4-2-5缺氧一好氧活性污泥法脱氮系统系统的特征：

7、（1）反硝化反应器在前，BOD去除、硝化两项反应的综合反应器在后；（2）反硝化反应以原废水中的有机物为碳源；（3）硝化液回流；（4）反硝化反应过程产生的碱度可补偿硝化反应消耗碱度的一半左右；（5）流程简单，不需外加碳源。系统的不足之处：（1）沉淀池如运行不当，池内会产生反硝化反应，污泥上浮，处理水水质恶化。（2）系统的脱氮率较低，一般在85％以下。第三节废水生物除磷与同步脱氮除磷技术一、除磷技术的发展污水除磷技术的发展起源于生物超量吸磷现象的发现。20世纪50年代到60年代初，Srinath等人在污水处理厂的生产性运行中，观察到生物超量吸磷的现

8、象。70年代的研究工作弄清了生物除磷所需的运行条件，并有意识的将其工程化。80年代到90年代，通过全面的基础研究及生产性研究和工程运转经